JP4732288B2 - ガソリン機関におけるブローバイガス制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダヘッドの吸気ポートに接続される吸気系と、クランクケース内のブローバイガスを導くようにして前記吸気系に接続されるブローバイガス戻り通路とを備えるガソリン機関に関し、特に、ブローバイガスの吸気系への還流量を制御するようにしたブローバイガス制御装置の完了に関する。

ガソリン機関等の内燃機関では、燃焼室内での燃焼による排ガスあるいは未燃ガスの一部が、シリンダボア内面およびピストン外面間の間隙からブローバイガスとしてわずかながらクランクケース内に洩れており、ブローバイガスの温度が低いときに該ブローバイガスが含有している水分や未燃分が結露してクランクケース内の潤滑油中に溶け込み、潤滑油が希釈化され易くなるので、クランクケース内のブローバイガスを吸気系に還流させ、燃焼室内で再燃焼させる技術が、たとえば特許文献１等で既によく知られている。
特開２００５−１１３７１４号公報

上記のブローバイガス制御システムにおいては、アイドリング時の電力消費を抑えてエンジンのフリクション低減を図る目的、ならびにブローバイガスによる燃焼への影響を抑えてアイドリング回転数の変動を低減して乗り心地の向上を図る目的から、アイドリング時にブローバイガス量を制御する制御弁を閉じ、吸気系へのブローバイガスの戻し量を減少させている。

しかるに始動直後のアイドリング時のように潤滑油の温度が低い場合には、ブローバイガス中の水分やガソリン部が結露し易く、潤滑油が希釈され易くなってしまうという課題がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、アイドリング時の電力消費を極力抑えつつ、エンジン回転数の変動を低減するとともに、潤滑油の希釈化を回避し得る廉価なガソリン機関におけるブローバイガス制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、シリンダヘッドの吸気ポートに接続される吸気系と；クランクケース内のブローバイガスを導くようにして前記吸気系に接続されるブローバイガス戻り通路と；を備えるガソリン機関において、前記ブローバイガス戻り通路を流通するブローバイガス量を制御する制御弁と；潤滑油の温度を代表する温度を検出する温度検出器と；スロットル開度および機関回転数に基づいて機関がアイドリング状態であるか否かを判定し、アイドリング状態であると判定した状態では、前記温度検出器で検出される温度が、ガソリン成分の気化が開始されるときの潤滑油の油温として予め設定された設定温度以上であるときには前記制御弁を閉弁し、前記温度検出器で検出される温度が前記設定温度よりも低いときには前記制御弁を開弁するようにして該制御弁の作動を制御する制御手段と；を含むことを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記クランクケースに新気を導入する新気導入路を備え、前記制御弁が、該新気導入路に介設されることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、スロットル開度および機関回転数に基づいて機関がアイドリング状態であるか否かを判定し、アイドリング状態であると判定した状態では、潤滑油の温度を代表する温度を検出する温度検出器で検出される温度が、ガソリン成分の気化が開始されるときの潤滑油の油温として予め設定された設定温度以上であるときには、ブローバイガス量を制御する制御弁を閉じることで、アイドリング時の電力消費を抑えてエンジンのフリクション低減を図るとともにエンジン回転数の変動を低減することができ、また前記温度検出器で検出される温度が前記設定温度よりも低いときには制御弁を開弁するようにしているので、アイドリング運転時でも潤滑油の油温が低く、潤滑油中の燃料成分が揮発する可能性が低い状態では、ブローバイガスを吸気系に還流することにより、希釈化し易い低温アイドリング領域での潤滑油の希釈化を抑えることができる。またブローバイガスの還流による空燃比のずれを空燃比センサで検出するよりも安価に、アイドリング回転数の変動を抑制することができる。

また、潤滑油の油温がガソリン成分の気化し始める温度未満のときには制御弁を開弁してブローバイガスを吸気系に還流するので、ブローバイガス中に気化したガソリンが混入することによって空燃比制御に影響が及ぶことを避けつつ、潤滑油の希釈化を抑えることができる。

さらに請求項２記載の発明によれば、クランクケース内に新気を導入して強制換気することでクランクケース内からブローバイガスを強制的に排出することで、潤滑油の希釈化をより一層効果的に抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の一実施例を示すものであり、図１はブローバイガス制御装置の概略構成図、図２は制御弁の制御手順を示すフローチャート、図３は高温アイドリング時の制御マップを示す図、図４は低温アイドリング時の制御マップを示す図である。

先ず図１において、このガソリン機関の機関本体５は、たとえば自動二輪車に搭載されるものであり、クランクシャフト１０を回転自在に支承するクランクケース６と、前記クランクシャフト１０に連接されるピストン１１を摺動自在に嵌合せしめるシリンダボア１２を有して前記クランクケース６に結合されるシリンダブロック７と、前記ピストン１１を臨ませる燃焼室１３を前記シリンダブロック７との間に形成して該シリンダブロック７に結合されるシリンダヘッド８と、該シリンダヘッド８に開閉作動可能に配設される吸気弁１４および排気弁１５を開閉駆動する動弁装置１６を収容する動弁室１８を前記シリンダヘッド８との間に形成して該シリンダヘッド８に結合されるヘッドカバー９とを備え、シリンダボア１２の軸線を略水平となるまで前傾させた姿勢で自動二輪車に搭載される。

前記動弁装置１６は、吸気弁１４および排気弁１５に共通であるカムシャフト１７を備えるものであり、該カムシャフト１７は、前記クランクシャフト１０と平行な軸線まわりに回転することを可能として前記シリンダヘッド８に回転自在に支承されており、クランクシャフト１０およびカムシャフト１７間には、クランクシャフト１０の回転動力を１／２に減速してカムシャフト１７に伝達する調時伝動機構（図示せず）が設けられる。しかもシリンダブロック７およびシリンダヘッド８には、前記調時伝動機構の一部を構成する無端状のチェーン（図示せず）を走行せしめるチェーン通路１９が形成されており、クランクケース６内および前記動弁室１８は、前記チェーン通路１９を介して連通される。

前記シリンダヘッド８には、前記吸気弁１４によって前記燃焼室１３との連通・遮断が切換えられる吸気ポート２０と、前記排気弁１５によって前記燃焼室１３の連通・遮断が切換えられる排気ポート２１が、前記シリンダヘッド８に設けられており、吸気ポート２０には吸気系２２が接続され、吸気ポート２０に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２３が、たとえばシリンダヘッド８に取付けられる。

前記吸気系２２は、前記吸気ポート２０に下流端が接続される吸気管２４と、スロットル弁２５を有して前記吸気管２４の上流端に接続されるスロットルボディ２６と、下流端がスロットルボディ２６に接続されるコネクティングチューブ２７と、該コネクティングチューブ２７の上流端に接続されるエアクリーナ２８とを備える。

エアクリーナ２８は、クリーナケース２９に、該クリーナケース２９との間に未浄化室３１および浄化室３２を形成するクリーナエレメント３０が内蔵されて成り、未浄化室３１に流入した空気がクリーナエレメント３０を通過して浄化室３２側に流通することで浄化される。

ところで、燃焼室１３内での燃焼による排ガスあるいは未燃ガスの一部は、シリンダボア１２の内面およびピストン１１の外面間の間隙からブローバイガスとしてわずかながらクランクケース６内に洩れるものであり、このブローバイガスは、ブローバイガス戻り通路３３を介して吸気系２２に還流される。

前記クランクケース６内は、シリンダヘッド８およびヘッドカバー９間の動弁室１８にチェーン通路１９を介して連通するものであり、前記ヘッドカバー９の上部には、動弁室１８に通じるブリーザ室３４が形成される。而して前記ブローバイガス戻り通路３３の上流端は前記ブリーザ室３４に接続され、前記ブローバイガス戻り通路３３の下流端は、前記吸気系２２におけるコネクティングチューブ２７の上流側に接続される。

またエアクリーナ２８で浄化された新気が新気導入路３５およびリード弁３６を介してクランクケース６内に導入されるものであり、新気導入路３５の下流端は、クランクケース６に付設されたリード弁３６を介してクランクケース６内に接続され、前記新気導入路３５の上流端は、エアクリーナ２８内の浄化室３２に接続される。

しかも新気導入路３５の中間部には、クランクケース６内への新気導入量すなわち前記ブローバイガス戻り通路３３を流通するブローバイガス量を制御すべく通電により開弁する制御弁３７が介設されるものであり、この制御弁３７の開閉作動は制御手段Ｃによって制御される。

しかも制御手段Ｃには、スロットルボディ２６におけるスロットル弁２５の開度であるスロットル開度ＴＨおよび機関回転数ＮＥに加えて、温度検出器３８で検出される温度が入力される。この温度検出器３８は、潤滑油の温度を代表する温度ＴＥＭＰを検出するものであり、たとえばこの実施例では、潤滑油の温度を代表するものとして機関本体５のシリンダブロック７およびシリンダヘッド８に設けられている水冷ジャケット３９内の冷却水温を検出すべく、シリンダヘッド８に取付けられている。

而して制御手段Ｃは、スロットル開度ＴＨおよび機関回転数ＮＥと、温度検出器３８による検出温度ＴＥＭＰとに応じて、図２で示すような制御手順で制御弁３７の開閉作動を制御するものであり、図２のステップＳ１では、機関回転数ＮＥが第１設定回転数ＣＮ１以下であるか否かを判定し、ＮＥ≦ＣＮ１であるときにはステップＳ２に進んでスロットル開度ＴＨが第１設定開度ＣＴ１以下であるか否かを判定し、ＴＨ≦ＣＴ１であるときにはステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、温度ＴＥＭＰが設定温度ａ℃以上であるか否かを判定する。而して設定温度ａ℃は、ガソリン成分の気化が開始されるときの潤滑油の油温たとえば５０〜６０℃であるときの冷却水温度として設定されるものであり、ＴＥＭＰ≧ａ℃であるときには、ステップＳ４に進んで制御弁３７を閉弁し、ブローバイガスの還流量を減少せしめる。

ステップＳ１でＮＥ＞ＣＮ１であると判定したとき、ステップＳ１でＮＥ≦ＣＮ１であると判定するもののステップＳ２でＴＨ＞ＣＴ１であると判定したとき、ならびにステップＳ１でＮＥ≦ＣＮ１であると判定するとともにステップＳ２でＴＨ≦ＣＴ１であると判定するもののステップＳ３でＴＥＭＰ＜ａ℃であると判定したときには、それぞれステップＳ５に進み、このステップＳ５では、機関回転数ＮＥが、第１設定回転数ＣＮ１よりも大きな第２設定回転数ＣＮ１以上であるか否かを判定する。而してＮＥ＜ＣＮ２であると判定したときには、ステップＳ５からステップＳ６に進んで制御弁３７を開弁する。

またステップＳ５において、ＮＥ≧ＣＮ２であったときにはステップＳ７に進み、機関回転数ＮＥが、第２設定回転数ＣＮ２よりも大きな第３設定回転数ＣＮ３以上であるか否かを判定する。而してＮＥ＜ＣＮ３であるときには、ステップＳ７からステップＳ８に進み、スロットル開度ＴＨが、第１設定開度ＣＴ１よりも大きな第３設定開度ＣＴ３以上であるか否かを判定し、ＴＨ＜ＣＴ３であったときにはステップＳ６で制御弁３７を開弁し、ＴＨ≧ＣＴ３であったときにはステップＳ９に進んで制御弁３７を閉弁する。

またステップＳ７においてＮＥ≧ＣＮ３であると判定したときには、ステップＳ１０に進み、スロットル開度ＴＨが、第１設定開度ＣＴ１よりも大きく、かつ第３設定開度ＣＴ３よりも小さな第２設定開度ＣＴ２以上であるか否かを判定し、ＴＨ≧ＣＴ２であるときにはステップＳ１１で制御弁３７を閉弁し、ＴＨ＜ＣＴ２であったときには、ステップＳ１１に進んで制御弁３７を開弁する。

ここで第１設定回転数ＣＮ１および第１設定開度ＣＴ１は、機関のアイドリング領域を規定する値に設定されるものであり、第２設定回転数ＣＮ２は、ガソリン機関および後輪間に設けられるベルト式無段変速機における加速状態での変速領域に相当する回転数であり、第３設定回転数ＣＮ３は最大出力を得る回転数である。また第２設定開度ＣＴ２は全開スロットル開度の７０％程度の開度に相当し、第３設定開度ＣＴ３は略全開に相当する。しかも第１〜第３設定回転数ＣＮ１〜ＣＮ３および第１〜第３設定開度ＣＴ１〜ＣＴ３は、それぞれヒステリシス付きで設定されている。

このような制御手段Ｃによる制御弁３７の開閉制御によれば、温度検出器３８による検出温度ＴＥＭＰが設定温度ａ℃以上であるときには、図３のクロスハッチングを施した領域が制御弁３７の開弁領域として設定されることになり、機関回転数ＮＥが第１設定回転数ＣＮ１以下、かつスロットル開度ＴＨが第１設定開度ＣＴ１以下の領域のアイドリング状態では制御弁３７は閉弁状態にある。

これに対し、温度検出器３８による検出温度ＴＥＭＰが設定温度ａ℃よりも低い状態では、図４のクロスハッチングを施した領域が制御弁３７の開弁領域として設定されることになり、機関回転数ＮＥが第２設定回転数ＣＮ２以上かつ第３設定回転数ＣＮ３未満であってスロットル開度ＴＨが第３設定開度ＣＴ３以上となる領域、ならびに機関回転数ＮＥが第３設定回転数ＣＮ３以上かつスロットル開度ＴＨが第２設定開度ＣＴ２以上となる領域を除く全ての領域が開弁領域となり、温度検出器３８による検出温度ＴＥＭＰが設定温度ａ℃以上であるときのアイドリング領域で閉弁状態となっていた制御弁３７も開弁することになる。

次にこの実施例の作用について説明すると、クランクケース６内のブローバイガスを導くようにして吸気系２２に接続されるブローバイガス戻り通路３３を流通するブローバイガス量は制御弁３７で制御され、スロットル開度ＴＨおよび機関回転数ＮＥに基づいて機関がアイドリング状態であるか否かが判定されて、アイドリング状態であると判定された状態では、潤滑油の温度を代表する温度を検出する温度検出器３８の検出温度が、ガソリン成分の気化が開始されるときの潤滑油の油温として予め設定された設定温度以上であるときには制御弁３７が閉弁され、前記温度検出器３８の検出温度が前記設定温度よりも低いときには制御弁３７が開弁されるようにして、アイドリング状態での前記制御弁３７の開閉作動が制御手段Ｃで制御されるものである。

したがって温度検出器３８による検出温度ＴＥＭＰが設定温度ａ℃以上のアイドリング状態では、制御弁３７を閉弁することにより、アイドリング時の電力消費を抑えてエンジンのフリクション低減を図るとともにエンジン回転数の変動を低減することができる。またアイドリング運転時でも潤滑油の油温が低く、潤滑油中の燃料成分が揮発する可能性が低い状態では、ブローバイガスを吸気系２２に還流することにより、希釈化し易い低温アイドリング領域での潤滑油の希釈化を抑えることができる。さらにブローバイガスの還流による空燃比のずれを空燃比センサで検出するよりも安価に、アイドリング回転数の変動を抑制することができる。

また制御手段Ｃで設定される前記設定温度ａ℃が、ガソリン成分の気化が開始されるときの潤滑油の油温たとえば５０〜６０℃であるときの温度として設定されるものであり、設定温度ａ℃未満のときには制御弁３７を開弁してブローバイガスを吸気系２２に還流することになり、ブローバイガス中に気化したガソリンが混入することによって空燃比制御に影響が及ぶことを避けつつ、潤滑油の希釈化を抑えることができる。

さらにクランクケース６には新気を導入する新気導入路３５が接続されており、この新気導入路３５に制御弁３７が介設されている。これによりクランクケース６内に新気を導入して強制換気することでクランクケース６内からブローバイガスを強制的に排出することができ、潤滑油の希釈化をより一層効果的に抑えることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

たとえば上記実施例では、潤滑油の温度を代表する温度を検出する温度検出器３８が、機関本体５における水冷ジャケット３９内の冷却水温を検出するものであったが、潤滑油の温度を直接検出するものでもよいことは言うまでもない。

ブローバイガス制御装置の概略構成図である。 制御弁の制御手順を示すフローチャートである。 高温アイドリング時の制御マップを示す図である。 低温アイドリング時の制御マップを示す図である。

６・・・クランクケース
８・・・シリンダヘッド
２０・・・吸気ポート
２２・・・吸気系
３３・・・ブローバイガス戻り通路
３５・・・新気導入路
３７・・・制御弁
３８・・・温度検出器
Ｃ・・・制御手段

Claims (2)

1. シリンダヘッド（８）の吸気ポート（２０）に接続される吸気系（２２）と；クランクケース（６）内のブローバイガスを導くようにして前記吸気系（２２）に接続されるブローバイガス戻り通路（３３）と；を備えるガソリン機関において、
   前記ブローバイガス戻り通路（３３）を流通するブローバイガス量を制御する制御弁（３７）と；潤滑油の温度を代表する温度を検出する温度検出器（３８）と；スロットル開度（ＴＨ）および機関回転数（ＮＥ）に基づいて機関がアイドリング状態であるか否かを判定し、アイドリング状態であると判定した状態では、前記温度検出器（３８）で検出される温度が、ガソリン成分の気化が開始されるときの潤滑油の油温として予め設定された設定温度以上であるときには前記制御弁（３７）を閉弁し、前記温度検出器（３８）で検出される温度が前記設定温度よりも低いときには前記制御弁（３７）を開弁するようにして該制御弁（３７）の作動を制御する制御手段（Ｃ）と；を含むことを特徴とするガソリン機関におけるブローバイガス制御装置。
2. 前記クランクケース（６）に新気を導入する新気導入路（３５）を備え、前記制御弁（３７）が、該新気導入路（３５）に介設されることを特徴とする請求項１記載のガソリン機関におけるブローバイガス制御装置。

Images